KR102453636B1 - Forming Method for SiC Single Crystal - Google Patents

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Abstract

본 발명은 SiC 종결정의 결정 성장면과 상기 Si-C 용융액의 액면 사이에 메니스커스(meniscus)를 형성하는 단계; 및 챔버 어셈블리 외측에서 상기 메니스커스의 형태를 관찰하여, 상기 메니스커스의 높이를 조정하거나 유지하는 단계를 포함하는 SiC 단결정을 제조하는 방법을 제공한다. The present invention comprises the steps of forming a meniscus (meniscus) between the crystal growth surface of the SiC seed crystal and the liquid level of the Si-C melt; and observing the shape of the meniscus from the outside of the chamber assembly to adjust or maintain the height of the meniscus.

Description

SiC 단결정을 제조하는 제조 방법 {Forming Method for SiC Single Crystal}Manufacturing method for manufacturing SiC single crystal {Forming Method for SiC Single Crystal}

본 발명은 SiC 단결정을 제조하는 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing method for manufacturing a SiC single crystal.

실리콘카바이드(SiC) 단결정은 내마모성 등의 기계적 강도와 내열성 및 내부식성이 우수하여 반도체, 전자, 자동차, 기계 분야 등의 부품소재로 많이 사용되고 있다.Silicon carbide (SiC) single crystal has excellent mechanical strength such as abrasion resistance, heat resistance and corrosion resistance, so it is widely used as a component material in semiconductor, electronics, automobile, and mechanical fields.

통상적으로 SiC 단결정의 성장을 위해서는, 예를 들어, 탄소와 실리카를 2000도(℃) 이상의 고온 전기로에서 반응시키는 애치슨 방법, 실리콘카바이드를 원료로 하여 2000도(℃) 이상의 고온에서 승화시켜 단결정을 성장시키는 승화법, 결정 인상법(crystal pulling method)을 응용한 용액 성장법 등이 있다. 이외에도, 기체 소스를 사용하여 화학적으로 증착시키는 방법이 사용되고 있다.In general, for the growth of SiC single crystals, for example, the Acheson method in which carbon and silica are reacted in an electric furnace at a high temperature of 2000 degrees (℃) or higher, silicon carbide is used as a raw material and sublimated at a high temperature of 2000 degrees (℃) or more to grow a single crystal. There are sublimation method and solution growth method applying crystal pulling method. In addition, a method of chemical vapor deposition using a gas source is used.

이중, 용액 성장법은, 예를 들어, 국제공개 제2010/024392호, 국제공개 제2012/127703호 및 일본특허공개 2012-184120에 개시되어 있다.Among them, the solution growth method is disclosed in, for example, International Publication No. 2010/024392, International Publication No. 2012/127703, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-184120.

이들 문헌에 개시되어 있는 용액 성장법에서는, Si-C 용융액에 SiC 단결정으로 이루어지는 SiC 종결정을 접촉시킨다. Si-C 용융액은, Si 또는 Si 합금의 융액에 카본(C)이 용해된 용액을 말한다. SiC 종결정에 인접한 Si-C 용융액 부분을 과냉각 상태로 하여, SiC 종결정의 표면(결정 성장면)에 SiC 단결정을 성장시킨다.In the solution growth method disclosed in these documents, SiC seed crystals composed of SiC single crystals are brought into contact with a Si-C melt. The Si-C melt refers to a solution in which carbon (C) is dissolved in a melt of Si or a Si alloy. A portion of the Si-C melt adjacent to the SiC seed crystal is placed in a supercooled state to grow a SiC single crystal on the surface (crystal growth surface) of the SiC seed crystal.

한편, 용액 성장법에서 사용되는 제조 장치는, SiC 종결정을 샤프트에 고정시킨 상태로, 도가니 내의 Si-C 용융액에 담지하는 구조로 이루어져 있다.On the other hand, the manufacturing apparatus used in the solution growth method has a structure in which SiC seed crystals are fixed to the shaft and supported on the Si-C melt in the crucible.

여기서, SiC 종결정과 샤프트를 결합하기 위해, SiC 종결정 상부에 접착제를 부가하여 샤프트에 접착시키는 방식, 혹은 SiC 종결정 상부의 결정면을 가공하여 샤프트를 끼워 넣는 방식이 이용되었다.Here, in order to bond the SiC seed crystal and the shaft, a method of attaching an adhesive to the shaft by adding an adhesive on the upper portion of the SiC seed crystal or a method of inserting the shaft by processing the crystal surface of the SiC seed crystal was used.

그러나, 이상의 방식은 SiC 종결정 상부에 부가된 접착제나 이에 끼워진 샤프트가 결정 성장을 방해하는 장애물로 작용하거나 종결정 이외의 부분이 융액과 접촉하면서 성장속도가 더 빠른 다결정의 생성을 촉진함으로써 소망하는 단결정의 성장이 온전히 이루어지지 않을 가능성이 있다. 또한 접착제 또는 샤프트와, SiC 종결정 간의 열팽창계수 차이로 인하여, SiC 종결정에 휨 현상이 발생할 수 있다.However, in the above method, the adhesive added to the top of the SiC seed crystal or the shaft fitted thereto acts as an obstacle to the crystal growth, or the part other than the seed crystal is in contact with the melt and promotes the generation of a polycrystal with a faster growth rate. There is a possibility that the growth of a single crystal may not be fully achieved. Also, due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the adhesive or the shaft and the SiC seed crystal, warpage may occur in the SiC seed crystal.

따라서 상술한 문제를 해소할 수 있는 기술의 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, there is a high need for a technology capable of solving the above-described problems.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above and the technical problems that have been requested from the past.

구체적으로, 본 발명의 목적은, SiC 종결정이 안정적으로 고정된 상태로 결정 성장을 이룰 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Specifically, it is an object of the present invention to provide a method capable of achieving crystal growth in a state in which SiC seed crystals are stably fixed.

본 발명의 또 다른 목적은, SiC 단결정을 제조에서 형성되는 메니스커스의 형태를 관찰하고 그 높이를 조정함으로써, 소망하는 형태로 SiC 단결정을 수득할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method capable of obtaining a SiC single crystal in a desired shape by observing the shape of the meniscus formed in the production of the SiC single crystal and adjusting the height thereof.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 제조 방법은,The manufacturing method in the present invention for achieving this object,

챔버 어셈블리 및 상기 챔버 어셈블리 내측으로 도입되는 시드 샤프트를 포함하는 제조 장치를 준비하는 단계;preparing a manufacturing apparatus including a chamber assembly and a seed shaft introduced into the chamber assembly;

상기 챔버 어셈블리 내의 원료를 가열하여 Si-C 용융액을 생성하는 단계;heating the raw material in the chamber assembly to produce a Si-C melt;

상기 Si-C 용융액에 상기 시드 샤프트에 고정된 SiC 종결정을 접촉시켜, 상기 SiC 종결정 상에서 SiC 단결정을 성장시키는 단계; 및growing a SiC single crystal on the SiC seed crystal by contacting the Si-C molten solution with the SiC seed crystal fixed to the seed shaft; and

상기 SiC 단결정을 수득하는 단계를 포함하고,Comprising the step of obtaining the SiC single crystal,

상기 SiC 단결정을 성장시키는 단계는, 상기 SiC 종결정의 결정 성장면과 상기 Si-C 용융액의 액면 사이에 메니스커스(meniscus)를 형성하는 단계; 및The growing of the SiC single crystal may include: forming a meniscus between a crystal growth surface of the SiC seed crystal and a liquid level of the Si-C melt; and

상기 챔버 어셈블리 외측에서 상기 메니스커스의 형태를 관찰하여, 상기 메니스커스의 높이를 조정하거나 유지하는 단계adjusting or maintaining the height of the meniscus by observing the shape of the meniscus from the outside of the chamber assembly

를 포함하는 것을 특징으로 한다.It is characterized in that it includes.

일반적으로, SiC 종결정의 결정 성장면 상에 형성되는 SiC 단결정의 두께를 두껍게 하는 것이 경제적으로 유리하다.In general, it is economically advantageous to increase the thickness of the SiC single crystal formed on the crystal growth surface of the SiC seed crystal.

결정의 두께를 두껍게 하려면, SiC 단결정의 성장 속도를 크게 하거나, 또는, SiC 단결정의 성장 시간을 길게 할 필요가 있다. In order to increase the thickness of the crystal, it is necessary to increase the growth rate of the SiC single crystal or to lengthen the growth time of the SiC single crystal.

SiC 단결정의 성장 시간이 길어지면, SiC 단결정 성장이 진행되기 때문에 상대적으로 SiC 용융액의 부피가 줄어든다. 그리고 이러한 현상은 Si-C 용융액의 액면이 낮아지는 것으로 나타난다.When the growth time of the SiC single crystal increases, the volume of the SiC melt is relatively reduced because the SiC single crystal growth proceeds. And this phenomenon appears as the liquid level of the Si-C melt is lowered.

또한, Si-C 용융액의 증발 등에 의해서도 액면이 낮아진다. 이에 따라 Si-C 용융액의 액면이 낮아지는 속도는, SiC 단결정의 성장 계면이 결정 성장에 수반하여 하방으로 이동하는 속도보다 커지는 경우가 많다.In addition, the liquid level is also lowered by evaporation of the Si-C melt. Accordingly, the rate at which the liquid level of the Si-C melt decreases is often greater than the rate at which the growth interface of the SiC single crystal moves downward along with the crystal growth.

또한, SiC 단결정이 성장함에 따라, 메니스커스의 높이가 커지게 되는데, 이는 상술한 Si-C 용융액의 액면이 낮아지는 속도가 SiC 단결정의 성장 계면이 하방으로 이동하는 속도보다 커지기 때문이다.In addition, as the SiC single crystal grows, the height of the meniscus increases, because the rate at which the liquid level of the Si-C melt is lowered is greater than the rate at which the growth interface of the SiC single crystal moves downward.

메니스커스의 높이가 커지면, SiC 종결정에 인접한 Si-C 용융액 부분에서의 과포화도(SiC의 과포화도를 말한다. 이하 동일)가 커진다.As the height of the meniscus increases, the degree of supersaturation in the portion of the Si-C melt adjacent to the SiC seed crystal (referring to the degree of supersaturation of SiC; hereinafter the same) increases.

과포화도가 과잉으로 커지면, SiC 단결정 중에 개재물이 형성되기 쉬워져, SiC 단결정의 질이 저하한다.When the degree of supersaturation becomes excessively large, inclusions are likely to be formed in the SiC single crystal, and the quality of the SiC single crystal is deteriorated.

이에, 본 발명에 따른 제조 방법은, 메니스커스의 형태를 관찰하고, 상기 메니스커스의 높이를 조정하거나 유지하는 단계를 통해, 상기 과포화도에 대한 대처가 가능한 이점이 있다.Accordingly, the manufacturing method according to the present invention has an advantage in that it is possible to cope with the supersaturation by observing the shape of the meniscus and adjusting or maintaining the height of the meniscus.

본 발명에서 상기 챔버 어셈블리는,The chamber assembly in the present invention,

상기 Si-C 용융액이 채워진 도가니;a crucible filled with the Si-C melt;

상기 도가니를 내장하는 단열 챔버;an adiabatic chamber containing the crucible;

상기 단열 챔버를 덮는 단열 커버; 및a thermal insulation cover covering the thermal insulation chamber; and

상기 단열 커버의 외측에 위치하고 있고, 상기 메니스커스의 형태를 관측하는 적어도 하나의 관측 장치를 포함하고,It is located on the outside of the heat insulating cover, including at least one observation device for observing the shape of the meniscus,

상기 단열 커버에는 상기 시드 샤프트가 도입되는 도입부와, 상기 관측 장치로부터 상기 메니스커스까지의 관측 경로를 개방하는 적어도 하나의 관측 포트가 형성될 수 있다.An introduction part into which the seed shaft is introduced and at least one observation port for opening an observation path from the observation device to the meniscus may be formed in the heat insulating cover.

상기 챔버 어셈블리는, 상기 단열 챔버의 외측에 권선되어 있는 유도가열 코일을 더 포함할 수 있다.The chamber assembly may further include an induction heating coil wound on the outside of the thermal insulation chamber.

상기 관측 경로는, 상기 도가니의 저면, 또는 상기 용융액의 액면에 대해 40도 내지 75도의 각도 범위에서 가변적이거나, 또는 상기 각도 범위에서 선택되는 하나의 각도로 고정되며,The observation path is variable in an angle range of 40 degrees to 75 degrees with respect to the bottom surface of the crucible or the liquid level of the molten liquid, or is fixed at an angle selected from the angle range,

상기 관측 포트는, 상기 각도 범위 모두에서 상기 관측 경로가 개방되도록, 상기 단열 커버의 중심부로부터 일측으로 편향된 위치에 형성될 수 있다.The observation port may be formed at a position deflected from the center of the heat insulating cover to one side so that the observation path is opened in all of the angle ranges.

본 발명의 발명자들이 확인한 바에 따르면, 상기 각도 범위에서 메니스커스의 높이와 형태를 충분히 관찰할 수 있었으며, 그 외의 각도에서는 메니스커스의 높이를 정확하게 판단하기는 어려웠다.As confirmed by the inventors of the present invention, the height and shape of the meniscus could be sufficiently observed in the above angle range, and it was difficult to accurately determine the height of the meniscus at other angles.

상기 관측 장치는, 적절한 광학적 기구물(렌즈, 필터 등)과 영상 변환 장치(필름, CCD 등) 및 저장 장치(테이프, HDD 등)를 갖춘 관측 장치라면 특별히 종류에 한정되는 것은 아니나, 상세하게는 필름카메라, CCD 카메라, CMOS 카메라, 열화상 카메라, 카메라형 방사온도계일 수 있다.The observation device is not particularly limited to the type, as long as it has an appropriate optical mechanism (lens, filter, etc.), an image conversion device (film, CCD, etc.) and a storage device (tape, HDD, etc.) It may be a camera, a CCD camera, a CMOS camera, a thermal imaging camera, or a camera type radiation thermometer.

본 발명에서 상기 결정 성장면은, 상기 SiC 종결정의 측면과 하면 중 적어도 하나, 및 상기 SiC 종결정으로부터 성장하는 SiC 단결정층을 포함할 수 있다.In the present invention, the crystal growth surface may include at least one of a side surface and a lower surface of the SiC seed crystal, and a SiC single crystal layer grown from the SiC seed crystal.

상기 메니스커스는,The meniscus is

상기 SiC 종결정으로부터 상기 Si-C 용융액의 액면 사이까지 연장되어 있는 제1 형태, 및A first form extending from the SiC seed crystal to the liquid level of the Si-C melt, and

상기 제1 형태의 메니스커스로부터 유래된 SiC 단결정층으로부터 상기 Si-C 용융액 사이까지 연장되어 있는 제2 형태,a second form extending between the Si-C melt from the SiC single crystal layer derived from the meniscus of the first form;

를 포함할 수 있다.may include.

본 발명에 따른 방법은, 상기 제1 형태와 상기 제2 형태를 각각 관찰하여, 상기 메니스커스의 높이 변동량을 측정할 수 있다.In the method according to the present invention, the amount of variation in height of the meniscus may be measured by observing the first shape and the second shape, respectively.

한편, 본 발명에 따른 제조 장치는 이하의 비제한적인 예들을 통해 구체적으로 설명한다.On the other hand, the manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail through the following non-limiting examples.

하나의 구체적인 예에서, 상기 시드 샤프트는,In one specific example, the seed shaft,

상하 축을 따라 승강 운동하고, 상기 상하 축을 기준으로 회전하도록 구성되어 있는 샤프트 부;a shaft unit configured to move up and down along an up-and-down axis, and to rotate about the up-down axis;

상기 샤프트 부의 하단으로부터 하향으로 연장되어 있고, 외면에 나사산이 형성되어 있는 나사 결합부;a screw coupling portion extending downwardly from the lower end of the shaft portion and having a screw thread formed on an outer surface thereof;

상기 나사 결합부에 나사 결합되는 체결 너트; 및a fastening nut screw-coupled to the screw coupling part; and

상기 체결 너트와 연통되는 구조로 상기 체결 너트로부터 하향으로 연장되어 있고, 상기 체결 너트를 통해 도입된 상기 SiC 종결정의 일부가 그것의 내면에 맞물리도록 하향 테이퍼드된 내면 구조를 가지며, 상기 SiC 종결정의 일부를 제외한 나머지 부위가 그것의 개방된 하단면을 통해 외부로 도출되는 결정 고정부를 포함하고,It extends downward from the fastening nut in a structure communicating with the fastening nut, and has an inner structure tapered downward so that a portion of the SiC seed crystal introduced through the fastening nut engages with the inner surface thereof, The remaining part except for a part includes a crystal fixing part that is led out through its open lower surface,

상기 체결 너트에 의해 상기 결정 고정부가 상기 샤프트 부에 연결될 수 있다.The crystal fixing part may be connected to the shaft part by the fastening nut.

이처럼, 본 발명에 따른 제조 방법에서는, 접착제나, SiC 종결정의 결정면을 가공하여 샤프트에 강제로 결합하는 방식 대신, 체결 너트와 이로부터 연장된 결정 고정부 내로 SiC 종결정을 도입하고, 상기 SiC 종결정이 결정 고정부 내면에 자연스럽게 맞물리도록 하여, 접착제나 샤프트가 결정 성장을 방해하는 장애물로 작용하는 종래의 문제를 해소할 수 있다.As such, in the manufacturing method according to the present invention, the SiC seed crystal is introduced into the fastening nut and the crystal fixing part extending therefrom, instead of forcibly coupled to the shaft by processing the adhesive or the crystal face of the SiC seed crystal, and the SiC seed crystal By allowing the crystal to be naturally engaged with the inner surface of the crystal fixing part, the conventional problem that the adhesive or the shaft acts as an obstacle to the crystal growth can be solved.

상기 SiC 종결정은 단면적이 하향으로 좁아지는 하향 테이퍼드된 구조일 수 있고, 단면적이 상대적으로 넓은 부위가 결정 고정부 내에서 맞물릴 수 있다.The SiC seed crystal may have a downwardly tapered structure in which a cross-sectional area is narrowed downward, and a portion having a relatively large cross-sectional area may be engaged in the crystal fixing part.

상기 SiC 종결정의 최상단에서 양 측단간 최대 거리가 상기 결정 고정부의 개방된 하단면의 내경 대비 100% 초과 내지 110% 이하로 이루어져 있다.The maximum distance between both ends at the top end of the SiC seed crystal is made of more than 100% to 110% or less of the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part.

따라서, 상기 SiC 종결정은, 최상단과 인접한 측면이 상기 결정 고정부의 개방된 하단면과 인접한 내면에 맞물릴 수 있다.Accordingly, the SiC seed crystal may be engaged with the inner surface adjacent to the open bottom surface of the crystal fixing part, the side adjacent to the top end.

상기 SiC 종결정은 최하단에서 양 측단간 거리가 상기 결정 고정부의 개방된 하단면의 내경 대비 90% 이상 내지 99% 이하를 가질 수 있다.The SiC seed crystal may have a distance between both ends at the lowermost end of 90% or more to 99% or less of the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part.

따라서, 상기 SiC 종결정은, 결정 고정부의 개방된 하단면의 내경 보다 작은 양 측단 간 거리를 가지는 모든 부위가 결정 고정부의 외측으로 도출될 수 있다.Accordingly, in the SiC seed crystal, all portions having a distance between both ends that are smaller than the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part may be led out of the crystal fixing part.

상기 SiC 종결정은, 수직 단면상으로, 양 측변들이 각각 2도 내지 10도의 각도로 하향 테이퍼드되어 있을 수 있으며, 이러한 테이퍼드 각도가 결정 고정부로부터 외측으로 도출되는 SiC 종결정의 크기를 결정할 수 있다.The SiC seed crystal may have both sides tapered downward at an angle of 2 to 10 degrees, respectively, in a vertical cross-section, and this tapered angle may determine the size of the SiC seed crystal derived outward from the crystal fixing part. .

즉, 상기 각도 범위 미만에서는, SiC 종결정의 대부분이 결정 고정부 내에 위치하는 형태로 맞물리게 되며, 상기 각도 범위 초과에서는 SiC 종결정의 대부분이 결정 고정부 외측으로 도출될 수 있지만, SiC 종결정의 하단면의 면적이 좁아지므로 상기 하단면에서 성장하는 단결정이 작아질 수 있고, 메니스커스의 관찰이 어려울 수 있다.That is, below the angle range, most of the SiC seed crystals are engaged in a form positioned in the crystal fixing part, and above the angle range, most of the SiC seed crystals can be derived outside the crystal fixing part, but the bottom surface of the SiC seed crystal Since the area is narrowed, the single crystal growing on the bottom surface may become small, and it may be difficult to observe the meniscus.

상기 시드 샤프트 부는, 상기 체결 너트 내측에 수용된 상태에서, 상기 나사 결합부의 하단면에 위치하는 링-형상의 탄성체를 더 포함하고,The seed shaft part further comprises a ring-shaped elastic body located on the lower end surface of the screw coupling part in a state accommodated inside the fastening nut,

상기 체결 너트는, 상기 링-형상의 탄성체가 상기 나사 결합부의 하단면 및 상기 결정 고정부 내에 수용된 상기 SiC 종결정의 상면에 밀착될 때까지 상기 나사 결합부에 나사 결합될 수 있다.The fastening nut may be screwed to the screw coupling part until the ring-shaped elastic body is in close contact with the bottom surface of the screw coupling part and the upper surface of the SiC seed crystal accommodated in the crystal fixing part.

상기 SiC 종결정에 밀착된 링-형상의 탄성체는, SiC 종결정의 열팽창에 대응하여 수축되면서, 결정 고정부 내측의 SiC 종결정의 움직임은 제한하면서도, SiC 종결정의 팽창 응력을 완화할 수 있다.The ring-shaped elastic body in close contact with the SiC seed crystal is contracted in response to the thermal expansion of the SiC seed crystal, and while restricting the movement of the SiC seed crystal inside the crystal fixing part, it is possible to relieve the expansion stress of the SiC seed crystal.

상기 링-형상의 탄성체는, 탄성 복원이 가능한 것이라면 그것의 소재가 특별히 한정되는 것은 아니나, 내화학성과 내열성을 가지는 흑연이나 금속, 세라믹 또는 이들의 복합체 등일 수 있다.The material of the ring-shaped elastic body is not particularly limited as long as elastic restoration is possible, but may be graphite, metal, ceramic, or a composite thereof having chemical resistance and heat resistance.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 제조 방법은, 메니스커스의 형태를 관찰하고 상기 메니스커스의 높이를 조정하거나 유지하는 단계를 통해, Si-C 용융액의 과포화도에 대한 대처가 가능하다.As described above, in the manufacturing method according to the present invention, it is possible to cope with the supersaturation of the Si-C melt by observing the shape of the meniscus and adjusting or maintaining the height of the meniscus.

본 발명에 따른 제조 방법은 또한, 체결 너트와 이로부터 연장된 결정 고정부 내로 SiC 종결정을 도입하고, 상기 SiC 종결정이 결정 고정부 내면에 자연스럽게 맞물리도록 하여 융융액 면에 상기 SiC 종결정만 접촉이 가능하게 함으로써, 접착제나 샤프트가 결정 성장을 방해하는 장애물로 작용하는 종래의 문제를 해소할 수 있다.The manufacturing method according to the present invention also introduces a SiC seed crystal into a fastening nut and a crystal fixing part extending therefrom, and allows the SiC seed crystal to be naturally engaged with the inner surface of the crystal fixing part, so that only the SiC seed crystal is placed on the surface of the melt. By enabling contact, the conventional problem of adhesives or shafts acting as obstacles to crystal growth can be eliminated.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제조 방법을 수행하는 제조 장치의 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 제조 장치에서, 시드 샤프트와 SiC 종결정의 고정 형태에 대한 수직 단면도이다.1 is a flowchart of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
It is a schematic diagram of the manufacturing apparatus which performs the manufacturing method of this invention.
3 is a vertical cross-sectional view of the seed shaft and the fixed form of the SiC seed crystal in the manufacturing apparatus according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, in describing the present description, descriptions of already known functions or configurations will be omitted in order to clarify the gist of the present description.

본 기재를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분을 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로 본 기재가 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In order to clearly explain the present description, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are given to the same or similar elements throughout the specification. In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present description is not necessarily limited to the illustrated bar.

도 1에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 제조 방법의 흐름도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 제조 방법을 수행하는 제조 장치의 모식도가 도시되어 있다. 1 is a flowchart of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus for performing the manufacturing method of the present invention.

이들 도면을 함께 참조하면, 단계(10)에서 챔버 어셈블리(101) 및 챔버 어셈블리(101) 내측으로 도입되는 시드 샤프트(200)를 포함하는 제조 장치(100)를 준비할 수 있다.Referring to these drawings together, the manufacturing apparatus 100 including the chamber assembly 101 and the seed shaft 200 introduced into the chamber assembly 101 in step 10 may be prepared.

제조 장치(100)의 챔버 어셈블리(101)는, Si-C 용융액(1)이 채워진 도가니(300), 도가니(300)를 내장하는 단열 챔버(110), 단열 챔버(110)를 덮는 단열 커버(120), 단열 커버(120)의 외측에 위치하고 있고, 메니스커스(3)의 형태를 관측하는 관측 장치(130) 및 단열 챔버(110)의 외측에 권선되어 있는 유도가열 코일(140)을 포함할 수 있다. The chamber assembly 101 of the manufacturing apparatus 100 includes a crucible 300 filled with a Si-C melt 1, a thermal insulation chamber 110 containing the crucible 300, and a thermal insulation cover covering the thermal insulation chamber 110 ( 120), which is located on the outside of the heat insulating cover 120 and includes an observation device 130 for observing the shape of the meniscus 3 and an induction heating coil 140 wound on the outside of the heat insulating chamber 110 can do.

단열 커버(120)에는 시드 샤프트(200)가 도입되는 도입부(132)와, 관측 장치(130)로부터 메니스커스(3)까지의 관측 경로(v)를 개방하는 관측 포트(131)가 형성될 수 있다. In the heat insulating cover 120, the introduction part 132 into which the seed shaft 200 is introduced, and the observation port 131 for opening the observation path v from the observation device 130 to the meniscus 3 will be formed. can

이후 단계(20)에서는 Si-C 용융액(1)을 생성한다. In the subsequent step (20), a Si-C melt (1) is produced.

Si-C 용융액(1)의 원료는 Si 단독, 또는 Si와 다른 금속 원소의 혼합물일 수 있다. 하나의 예로서, 금속 원소는, 예를 들어, 티탄(Ti), 망간(Mn), 크롬(Cr), 코발트(Co), 바나듐(V), 철(Fe) 등 일수 있으나, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다. The raw material of the Si-C melt 1 may be Si alone or a mixture of Si and other metal elements. As an example, the metal element may be, for example, titanium (Ti), manganese (Mn), chromium (Cr), cobalt (Co), vanadium (V), iron (Fe), etc. it is not

도가니(300)는 탄소를 함유할 수 있고, 상세하게는 그라파이트로 이루어질 수 있으며, 이 때, 도가니(300)는 탄소의 공급원이 될 수 있다.The crucible 300 may contain carbon, and specifically may be made of graphite, and in this case, the crucible 300 may be a source of carbon.

유도가열 코일(140)은 Si-C 용융액(1)을 결정 성장 온도로 유지할 수 있다. 결정 성장 온도는 예를 들어 섭씨 1600도에서 섭씨 2000이며, 상세하게는 1800도에서 2000도일 수 있다. The induction heating coil 140 may maintain the Si-C melt 1 at a crystal growth temperature. The crystal growth temperature may be, for example, 1600 degrees Celsius to 2000 degrees Celsius, and specifically, 1800 degrees to 2000 degrees Celsius.

단열 챔버(110) 내에 불활성 가스를 충전한다. 그리고, 유도가열 코일(140)에 의해, 도가니(300) 내의 Si-C 용융액(1)의 원료를 융점 이상으로 가열한다. 도가니(300)가 흑연으로 이루어지는 경우, 도가니(300)를 가열하면, 도가니(300)로부터 탄소가 앞에서 설명한 Si-C 융융액 원료에 녹아들어, Si-C 용융액(1)이 생성된다. 도가니(300)의 탄소가 Si-C 용융액(1)에 녹아들면, Si-C 용융액(1) 내의 탄소 농도는 포화 농도에 가까워진다.An inert gas is filled in the thermal insulation chamber 110 . Then, the raw material of the Si-C melt 1 in the crucible 300 is heated above the melting point by the induction heating coil 140 . When the crucible 300 is made of graphite, when the crucible 300 is heated, carbon from the crucible 300 is melted into the Si-C melt raw material described above, and the Si-C melt 1 is generated. When the carbon in the crucible 300 melts into the Si-C melt 1, the carbon concentration in the Si-C melt 1 approaches the saturation concentration.

이와 같이 구비된 Si-C 용융액(1)에 SiC 종결정(2)을 접하게 한다. 이는 단계(30)에 포함된다. SiC 종결정(2)이 시드 샤프트(200)에 고정된 상태에서, 시드 샤프트(200)가 단열 챔버(110) 내부로 도입되고, 이후, SiC 종결정(2)이 Si-C 용융액(1)에 접촉할 때까지 하강한다. 시드 샤프트(200)는 또한, 소정의 RPM하에 축회전 운동할 수 있다. 또한, SiC 종결정(2)을 Si-C 용융액(1)에 접촉시킨 후, 시드 샤프트(200)를 상승시킨다. 이것에 의해, 도 2에 도시하는 바와 같이, SiC 종결정(2)의 결정 성장면과 Si-C 용융액(1)의 액면 사이에 메니스커스(3)를 형성한다. The Si-C melt (1) provided in this way is brought into contact with the SiC seed crystal (2). This is included in step 30 . In a state in which the SiC seed crystal 2 is fixed to the seed shaft 200 , the seed shaft 200 is introduced into the adiabatic chamber 110 , and then, the SiC seed crystal 2 is a Si-C melt (1). descend until it touches the The seed shaft 200 may also axially rotate under a predetermined RPM. Further, after the SiC seed crystal 2 is brought into contact with the Si-C melt 1 , the seed shaft 200 is raised. As a result, as shown in FIG. 2 , the meniscus 3 is formed between the crystal growth surface of the SiC seed crystal 2 and the liquid level of the Si-C melt 1 .

결정 성장 개시 초기의 메니스커스(3)의 높이는, 결정 성장면과 액면의 차로 규정 된다.The height of the meniscus 3 at the initial stage of crystal growth is defined by the difference between the crystal growth surface and the liquid level.

메니스커스(3)가 형성된 후, 유도가열 코일(140)에 의해, Si-C 용융액(1)을 결정 성장 온도로 유지한다. 또한, SiC 종결정(2)의 근방, 즉, SiC 종결정(2)에 인접 또는 접촉된 Si-C 용융액(1) 부분과 SiC 종결정(2)의 주변부를 과냉각 하여, SiC를 과포화 상태로 만든다.After the meniscus 3 is formed, the Si-C melt 1 is maintained at the crystal growth temperature by the induction heating coil 140 . In addition, by supercooling the vicinity of the SiC seed crystal 2, that is, the portion of the Si-C melt 1 adjacent to or in contact with the SiC seed crystal 2, and the periphery of the SiC seed crystal 2, the SiC is brought into a supersaturated state. makes

이와 같이 SiC 종결정(2)의 근방을 과냉각하는 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 유도가열 코일(140)을 제어하여, SiC 종결정(2)의 근방 영역의 온도를 다른 영역의 온도보다 낮게 한다. 또, SiC 종결정(2)의 근방을 냉매에 의해 냉각해도 된다. 구체적으로는, 시드 샤프트(200)의 내부에 냉매를 순환시킨다. 냉매는, 예를 들어, 헬륨(He)이나 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스이다. 시드 샤프트(200) 내에 냉매를 순환시키면, SiC 종결정(2)이 냉각된다. SiC 종결정(2)이 차가워지면, SiC 종결정(2)의 근방 영역도 차가워진다.Thus, the method of supercooling the vicinity of the SiC seed crystal 2 is not specifically limited. For example, by controlling the induction heating coil 140, the temperature of the region near the SiC seed crystal 2 is lower than the temperature of other regions. Moreover, you may cool the vicinity of the SiC seed crystal 2 with a refrigerant|coolant. Specifically, the coolant is circulated in the seed shaft 200 . The refrigerant is, for example, an inert gas such as helium (He) or argon (Ar). When the refrigerant is circulated in the seed shaft 200 , the SiC seed crystal 2 is cooled. When the SiC seed crystal 2 cools, the region in the vicinity of the SiC seed crystal 2 also cools.

SiC 종결정(2)의 근방 영역의 SiC를 과포화 상태로 한 채로, SiC 종결정(2)과 Si-C 용융액(1) (도가니(300))을 회전시킨다. 시드 샤프트(200)가 회전함으로써, SiC 종결정(2)이 회전한다. 회전축(310)이 회전함으로써, 도가니(300)가 회전한다. SiC 종결정(2)의 회전 방향은, 도가니(300)의 회전 방향과 역방향이어도 되고, 같은 방향이어도 된다. 또, 회전 속도는 일정해도 되고, 변동해도 된다. 이때, Si-C 용융액(1)에 접촉된 SiC 종결정(2)의 결정 성장면에 SiC 단결정이 생성되고, 성장한다. 또한, 시드 샤프트(200)는, 회전하지 않아도 된다.The SiC seed crystal 2 and the Si-C melt 1 (the crucible 300) are rotated while the SiC in the region near the SiC seed crystal 2 is in a supersaturated state. As the seed shaft 200 rotates, the SiC seed crystal 2 rotates. As the rotating shaft 310 rotates, the crucible 300 rotates. The rotation direction of the SiC seed crystal 2 may be the direction opposite to the rotation direction of the crucible 300, or the same direction may be sufficient as it. Moreover, the rotation speed may be constant and may fluctuate. At this time, a SiC single crystal is generated and grown on the crystal growth surface of the SiC seed crystal 2 in contact with the Si-C melt 1 . In addition, the seed shaft 200 does not need to rotate.

성장 시간을 길게 함으로써, 결정 성장면 상에 형성되는 SiC 단결정의 두께를 두껍게 할 수 있다. 성장 시간을 길게 하면, Si-C 용융액(1)의 액면이 낮아진다. 그 이유는, SiC 종결정(2)의 결정 성장면 상에 있어서, SiC 단결정의 성장이 진행하기 때문이다. 그 외의 이유로서는, 예를 들어, Si-C 용융액(1)이 증발하는 것이나, 도가니(300)로부터 Si-C 용융액(1) 중에 탄소가 용해되기 시작하여 도가니(300)의 감육이 일어나, 도가니(300)의 용적이 증가하는 것 등이 있다. 그로 인해, Si-C 용융액(1)의 액면이 저하하는 속도는, SiC 단결정의 성장 계면이 결정 성장에 수반하여 하방으로 이동하는 속도보다 커지는 경우가 많다. By lengthening the growth time, the thickness of the SiC single crystal formed on the crystal growth surface can be increased. When the growth time is lengthened, the liquid level of the Si-C melt 1 becomes low. The reason is that the growth of the SiC single crystal proceeds on the crystal growth surface of the SiC seed crystal 2 . As other reasons, for example, the Si-C melt 1 evaporates, or carbon starts to dissolve in the Si-C melt 1 from the crucible 300, and the crucible 300 becomes thinned. The volume of (300) increases, and the like. Therefore, the rate at which the liquid level of the Si-C melt 1 decreases is often greater than the rate at which the growth interface of the SiC single crystal moves downward along with the crystal growth.

그 결과, SiC 단결정의 성장 계면과 Si-C 용융액(1)의 액면 사이에 형성되는 메니스커스(3)의 높이가 커지는 경우가 많다.As a result, the height of the meniscus 3 formed between the growth interface of the SiC single crystal and the liquid level of the Si-C melt 1 becomes large in many cases.

따라서, 메니스커스(3)의 높이를 일정하게 하기 위해서는 작업자가 이를 판단하여 조정하는 것이 필요하다.Therefore, in order to make the height of the meniscus 3 constant, it is necessary for the operator to determine and adjust it.

이에 본 발명에서는, 단계(40)에서 챔버 어셈블리(101) 외측에서 관측 장치(130)로 메니스커스(3)의 형태를 관찰하여, 메니스커스(3)의 높이를 조정하거나 유지할 수 있다.Accordingly, in the present invention, by observing the shape of the meniscus 3 with the observation device 130 from the outside of the chamber assembly 101 in step 40, the height of the meniscus 3 can be adjusted or maintained.

이때, 관측 경로(v)는, 도가니(300)의 저면, 또는 용융액(1)의 액면에 대해 40도 내지 75도의 각도(a) 일 수 있다.At this time, the observation path v may be an angle a of 40 degrees to 75 degrees with respect to the bottom surface of the crucible 300 or the liquid level of the molten liquid 1 .

위 각도 범위의 최소값 미만이나 최대값 초과 분의 각도에서는 메니스커스(3)에 대해 상단이나 하단으로 너무 편향되기 때문에, 메니스커스(3)의 높이를 정확하게 관찰하기 어렵다. At an angle less than the minimum value or exceeding the maximum value of the above angle range, the height of the meniscus 3 is difficult to accurately observe because the angle is too biased toward the top or the bottom with respect to the meniscus 3 .

이후 메니스커스(3)를 관찰하면서 메니스커스(3)의 높이를 조정하는 단계(40)을 지속하면서, 소망하는 크기로 단결정을 형성시킨 후, 단계(50)에서 SiC 단결정을 수득한다.Thereafter, while the step 40 of adjusting the height of the meniscus 3 is continued while observing the meniscus 3 , a single crystal is formed to a desired size, and then a SiC single crystal is obtained in step 50 .

한편, 도 3에는 도 2에서 설명한 제조 장치(100)에서, 시드 샤프트(200)와 SiC 종결정(2)의 고정 형태에 대한 수직 단면도가 도시되어 있다.Meanwhile, in FIG. 3 , in the manufacturing apparatus 100 described in FIG. 2 , a vertical cross-sectional view of the seed shaft 200 and the SiC seed crystal 2 is shown in a fixed form.

도 3을 도 2와 함께 참조하면, 시드 샤프트(200)는, 상하 축을 따라 승강 운동하고, 상하 축을 기준으로 회전하도록 구성되어 있는 샤프트 부(210), 샤프트 부(210)의 하단으로부터 하향으로 연장되어 있고, 외면에 나사산이 형성되어 있는 나사 결합부(220), 나사 결합부(220)에 나사 결합되는 체결 너트(230), 및 체결 너트(230)와 연통되는 구조로 체결 너트(230)로부터 하향으로 연장되어 있는 결정 고정부(240)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 2 , the seed shaft 200 extends downward from the lower end of the shaft portion 210 and the shaft portion 210 configured to move up and down along the vertical axis and rotate based on the vertical axis. From the fastening nut 230 in a structure communicating with the screw coupling part 220 having a screw thread formed on the outer surface, the fastening nut 230 screwed to the screw coupling 220, and the fastening nut 230 It may include a crystal fixing part 240 extending downward.

SiC 종결정(2)은, 체결 너트(230)를 통해 도입된 상태에서, 결정 고정부(240)의 개방된 하단면을 통해 외부로 하방 도출되는 형태로 장착된다. 여기서, SiC 종결정(2)의 일부는, 결정 고정부(240)의 내면에 맞물리고, 이를 제외한 나머지는 개방된 하단면을 통해 외부로 도출될 수 있다. The SiC seed crystal 2 is mounted in a state introduced through the fastening nut 230 and led out downward through the open bottom surface of the crystal fixing part 240 . Here, a portion of the SiC seed crystal 2 may be engaged with the inner surface of the crystal fixing part 240 , and the rest may be led out through the open bottom surface.

이를 위해서, 결정 고정부(240)는, 나사 결합부(220)로부터 개방된 하단면 방향으로, 하향 테이퍼드된 내면 구조를 가질 수 있다. To this end, the crystal fixing part 240 may have an inner surface structure tapered downward in the direction of the lower end surface opened from the screw coupling part 220 .

이러한 구조에서는, 결정 고정부(240)에서 내경이 가장 작은 개방된 하단면을 SiC 종결정(2)의 일부가 통과하지 못하면서, 개방된 하단면과 인접한 내면에는 SiC 종결정(2)이 맞물린다. In this structure, while a part of the SiC seed crystal 2 does not pass through the open bottom surface having the smallest inner diameter in the crystal fixing part 240 , the SiC seed crystal 2 engages the open bottom surface and the adjacent inner surface. .

이 상태에서, 체결 너트(230)가 샤프트 부(210)에 나사 결합되어, 결정 고정부(240)와 샤프트 부(210)가 연결될 수 있다.In this state, the fastening nut 230 is screwed to the shaft part 210 , so that the crystal fixing part 240 and the shaft part 210 may be connected.

이처럼, 본 발명에 따른 제조 방법에서는, 접착제나, SiC 종결정(2)의 결정면을 가공하여 샤프트에 강제로 결합하는 방식 대신, 체결 너트(230)와 이로부터 연장된 결정 고정부(240) 내로 SiC 종결정(2)을 도입하고, SiC 종결정(2)이 결정 고정부(240) 내면에 자연스럽게 맞물리도록 하여, 접착제나 샤프트가 결정 성장을 방해하는 장애물로 작용하는 종래의 문제를 해소할 수 있다. As such, in the manufacturing method according to the present invention, instead of an adhesive or a method of forcibly coupling to the shaft by processing the crystal surface of the SiC seed crystal 2, the fastening nut 230 and the crystal fixing part 240 extending therefrom By introducing the SiC seed crystal (2) and allowing the SiC seed crystal (2) to engage the inner surface of the crystal fixing part 240 naturally, the conventional problem that an adhesive or a shaft acts as an obstacle preventing crystal growth can be solved. have.

SiC 종결정(2)은 단면적이 하향으로 좁아지는 하향 테이퍼드된 구조일 수 있다. 따라서, 단면적이 상대적으로 넓은 부위가 결정 고정부(240) 내에서 맞물릴 수 있다.The SiC seed crystal 2 may have a downwardly tapered structure in which the cross-sectional area is narrowed downward. Accordingly, a portion having a relatively large cross-sectional area may be engaged in the crystal fixing unit 240 .

구체적으로, SiC 종결정(2)의 최상단에서 양 측단간 최대 거리(L1)가 결정 고정부(240)의 개방된 하단면의 내경 대비 100% 초과 내지 110% 이하로 이루어질 수 있다. 따라서, SiC 종결정(2)은, 최상단과 인접한 측면이 결정 고정부(240)의 개방된 하단면과 인접한 내면에 맞물릴 수 있다.Specifically, the maximum distance L1 between both ends at the top end of the SiC seed crystal 2 may be greater than 100% to 110% or less compared to the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part 240 . Accordingly, the SiC seed crystal 2 may be engaged with the inner surface adjacent to the open bottom surface of the crystal fixing part 240 with the side adjacent to the top end.

SiC 종결정(2)은 또한, 최하단에서 양 측단간 거리(L2)가 결정 고정부(240)의 개방된 하단면의 내경 대비 90% 이상 내지 99% 이하를 가질 수 있다. The SiC seed crystal 2 may also have a distance L2 between both ends at the lowermost end of 90% or more to 99% or less of the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part 240 .

따라서, SiC 종결정(2)은, 결정 고정부(240)의 개방된 하단면의 내경 보다 작은 양 측단 간 거리를 가지는 모든 부위가 결정 고정부(240)의 외측으로 도출될 수 있다. Accordingly, in the SiC seed crystal 2 , all portions having a distance between both side ends smaller than the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part 240 may be led out of the crystal fixing part 240 .

시드 샤프트(200) 부는, 상기 체결 너트(230) 내측에 수용된 상태에서, 나사 결합부(220)의 하단면에 위치하는 링-형상의 탄성체(250)를 포함할 수 있다.The seed shaft 200 part may include a ring-shaped elastic body 250 positioned on the lower end surface of the screw coupling part 220 in a state accommodated inside the fastening nut 230 .

체결 너트(230)는, 링-형상의 탄성체(250)가 나사 결합부(220)의 하단면 및 결정 고정부(240) 내에 수용된 SiC 종결정(2)의 상면에 밀착될 때까지 나사 결합부(220)에 나사 결합될 수 있다. The fastening nut 230 is a screw-in portion until the ring-shaped elastic body 250 is in close contact with the lower surface of the screw-in portion 220 and the upper surface of the SiC seed crystal 2 accommodated in the crystal fixing portion 240 . It may be screwed to 220 .

SiC 종결정(2)에 밀착된 링-형상의 탄성체(250)는, SiC 종결정(2)의 열팽창에 대응하여 수축되면서, 결정 고정부(240) 내측의 SiC 종결정(2)의 움직임은 제한하면서도, SiC 종결정(2)의 팽창 응력을 완화할 수 있다.While the ring-shaped elastic body 250 in close contact with the SiC seed crystal 2 is contracted in response to the thermal expansion of the SiC seed crystal 2, the movement of the SiC seed crystal 2 inside the crystal fixing part 240 is While limiting, it is possible to relieve the expansion stress of the SiC seed crystal (2).

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, but it is common knowledge in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Accordingly, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.

Claims (12)

챔버 어셈블리 및 상기 챔버 어셈블리 내측으로 도입되는 시드 샤프트를 포함하는 제조 장치를 준비하는 단계;
상기 챔버 어셈블리 내의 원료를 가열하여 Si-C 용융액을 생성하는 단계;
상기 Si-C 용융액에 상기 시드 샤프트에 고정된 SiC 종결정을 접촉시켜, 상기 SiC 종결정 상에서 SiC 단결정을 성장시키는 단계; 및
상기 SiC 단결정을 수득하는 단계를 포함하고,
상기 SiC 단결정을 성장시키는 단계는, 상기 SiC 종결정의 결정 성장면과 상기 Si-C 용융액의 액면 사이에 메니스커스(meniscus)를 형성하는 단계; 및
상기 챔버 어셈블리 외측에서 상기 메니스커스의 형태를 관찰하여, 상기 메니스커스의 높이를 조정하거나 유지하는 단계
를 포함하고,
상기 시드 샤프트는,
상하 축을 따라 승강 운동하고, 상기 상하 축을 기준으로 회전하도록 구성되어 있는 샤프트 부;
상기 샤프트 부의 하단으로부터 하향으로 연장되어 있고, 외면에 나사산이 형성되어 있는 나사 결합부;
상기 나사 결합부에 나사 결합되는 체결 너트; 및
상기 체결 너트와 연통되는 구조로 상기 체결 너트로부터 하향으로 연장되어 있고, 상기 나사 결합부로부터 개방된 하단면 방향으로 하향 테이퍼드된 내면 구조를 가지는 결정 고정부를 포함하며,
상기 SiC 종결정의 일부는 상기 결정 고정부의 내면에 맞물리고, 상기 SiC 종결정의 일부를 제외한 나머지 부위가 상기 결정 고정부의 개방된 하단면을 통해 외부로 도출되며,
상기 체결 너트에 의해 상기 결정 고정부가 상기 샤프트부에 연결되는 제조 방법.preparing a manufacturing apparatus including a chamber assembly and a seed shaft introduced into the chamber assembly;
heating the raw material in the chamber assembly to produce a Si-C melt;
growing a SiC single crystal on the SiC seed crystal by contacting the Si-C molten solution with the SiC seed crystal fixed to the seed shaft; and
Comprising the step of obtaining the SiC single crystal,
The growing of the SiC single crystal may include: forming a meniscus between a crystal growth surface of the SiC seed crystal and a liquid level of the Si-C melt; and
adjusting or maintaining the height of the meniscus by observing the shape of the meniscus from the outside of the chamber assembly
including,
The seed shaft is
a shaft unit configured to move up and down along an up-and-down axis, and to rotate about the up-down axis;
a screw coupling portion extending downwardly from the lower end of the shaft portion and having a screw thread formed on an outer surface thereof;
a fastening nut screw-coupled to the screw coupling part; and
and a crystal fixing part extending downward from the fastening nut in a structure communicating with the fastening nut, and having an inner surface structure tapered downward in the direction of the lower end surface opened from the screw coupling part,
A portion of the SiC seed crystal is engaged with the inner surface of the crystal fixing part, and the remaining portion except for a part of the SiC seed crystal is drawn out through the open lower surface of the crystal fixing part,
A manufacturing method in which the crystal fixing part is connected to the shaft part by the fastening nut. 제1 항에 있어서,
상기 챔버 어셈블리는,
상기 Si-C 용융액이 채워진 도가니;
상기 도가니를 내장하는 단열 챔버;
상기 단열 챔버를 덮는 단열 커버; 및
상기 단열 커버의 외측에 위치하고 있고, 상기 메니스커스의 형태를 관측하는 적어도 하나의 관측 장치를 포함하고,
상기 단열 커버에는 상기 시드 샤프트가 도입되는 도입부와, 상기 관측 장치로부터 상기 메니스커스까지의 관측 경로를 개방하는 적어도 하나의 관측 포트가 형성되어 있는 제조 방법. The method of claim 1,
The chamber assembly,
a crucible filled with the Si-C melt;
an adiabatic chamber containing the crucible;
a thermal insulation cover covering the thermal insulation chamber; and
It is located on the outside of the heat insulating cover, including at least one observation device for observing the shape of the meniscus,
The heat insulating cover is formed with an introduction part into which the seed shaft is introduced, and at least one observation port for opening an observation path from the observation device to the meniscus. 제2 항에 있어서,
상기 챔버 어셈블리는, 상기 단열 챔버의 외측에 권선되어 있는 유도가열 코일을 더 포함하는 제조 방법.3. The method of claim 2,
The chamber assembly further comprises an induction heating coil wound on the outside of the thermal insulation chamber. 제2 항에 있어서,
상기 관측 경로는, 상기 도가니의 저면, 또는 상기 용융액의 액면에 대해 40도 내지 75도의 각도 범위에서 가변적이거나, 또는 상기 각도 범위에서 선택되는 하나의 각도로 고정되며,
상기 관측 포트는, 상기 각도 범위 모두에서 상기 관측 경로가 개방되도록, 상기 단열 커버의 중심부로부터 일측으로 편향된 위치에 형성되는 제조 방법3. The method of claim 2,
The observation path is variable in an angle range of 40 degrees to 75 degrees with respect to the bottom surface of the crucible or the liquid level of the molten liquid, or is fixed at an angle selected from the angle range,
The observation port is formed in a position deflected to one side from the central portion of the heat insulating cover so that the observation path is opened in all of the angular range 제2 항에 있어서,
상기 관측 장치는, 필름카메라, CCD 카메라, CMOS 카메라, 열화상 카메라, 또는 카메라형 방사온도계인 제조 방법. 3. The method of claim 2,
The observation device is a film camera, a CCD camera, a CMOS camera, a thermal imaging camera, or a camera-type radiation thermometer. 제1 항에 있어서,
상기 메니스커스는,
상기 SiC 종결정으로부터 상기 Si-C 용융액의 액면 사이까지 연장되어 있는 제1 형태, 및
상기 제1 형태의 메니스커스로부터 유래된 SiC 단결정층으로부터 상기 Si-C 용융액 사이까지 연장되어 있는 제2 형태,
를 포함하고,
상기 제1 형태와 상기 제2 형태를 각각 관찰하여, 상기 메니스커스의 높이 변동량을 측정하는 제조 방법.The method of claim 1,
The meniscus is
A first form extending from the SiC seed crystal to the liquid level of the Si-C melt, and
a second form extending between the Si-C melt from the SiC single crystal layer derived from the meniscus of the first form;
including,
A manufacturing method for measuring the height variation of the meniscus by observing the first shape and the second shape, respectively. 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 SiC 종결정은 단면적이 하향으로 좁아지는 하향 테이퍼드된 구조이고, 단면적이 상대적으로 넓은 부위가 결정 고정부 내에서 맞물리는 제조 방법.The method of claim 1,
The SiC seed crystal has a downwardly tapered structure in which the cross-sectional area is narrowed downward, and a region having a relatively large cross-sectional area is engaged in the crystal fixing part. 제8 항에 있어서,
상기 SiC 종결정의 최상단에서 양 측단간 최대 거리가 상기 결정 고정부의 개방된 하단면의 내경 대비 100% 초과 내지 110% 이하로 이루어져 있으며, 상기 최상단과 인접한 측면이 상기 결정 고정부의 개방된 하단면과 인접한 내면에 맞물리는 제조 방법.9. The method of claim 8,
The maximum distance between both ends at the top end of the SiC seed crystal is more than 100% to 110% or less of the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part, and the side adjacent to the top end is the open bottom surface of the crystal fixing part A manufacturing method that engages the inner surface adjacent to the 제8 항에 있어서,
상기 SiC 종결정은 최하단에서 양 측단간 거리가 상기 결정 고정부의 개방된 하단면의 내경 대비 90% 이상 내지 99% 이하를 가지는 제조 방법.9. The method of claim 8,
The SiC seed crystal is a manufacturing method having a distance between both ends at the bottom of 90% or more to 99% or less of the inner diameter of the open bottom surface of the crystal fixing part. 제8 항에 있어서,
상기 SiC 종결정은, 수직 단면상으로, 양 측변들이 각각 2도 내지 10도의 각도로 하향 테이퍼드되어 있는 제조 방법.9. The method of claim 8,
The SiC seed crystal is a manufacturing method in which both sides are tapered downward at an angle of 2 to 10 degrees, respectively, in a vertical cross-section. 제1 항에 있어서,
상기 시드 샤프트 부는, 상기 체결 너트 내측에 수용된 상태에서, 상기 나사 결합부의 하단면에 위치하는 링-형상의 탄성체를 더 포함하고,
상기 체결 너트는, 상기 링-형상의 탄성체가 상기 나사 결합부의 하단면 및 상기 결정 고정부 내에 수용된 상기 SiC 종결정의 상면에 밀착될 때까지 상기 나사 결합부에 나사 결합되는 제조 방법.The method of claim 1,
The seed shaft part further comprises a ring-shaped elastic body located on the lower end surface of the screw coupling part in a state accommodated inside the fastening nut,
The method of manufacturing the fastening nut, wherein the ring-shaped elastic body is screwed to the screw coupling portion until the ring-shaped elastic body is in close contact with the lower surface of the screw coupling portion and the upper surface of the SiC seed crystal accommodated in the crystal fixing portion.
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